微观劫案：肺菌如何打造武器窃取铁元素以存活

尽管Pandoraea（潘多拉菌）细菌构成高健康风险，但其分子特性此前鲜为人知。"我们仅知道这些细菌在自然界中存在，并且它们可能具有致病性，因为在囊性纤维化或败血症患者的肺部微生物组中发现过它们，"赫尔佐格解释道。

铁元素争夺战

对大多数生物体而言，铁对细菌同样至关重要。"例如，铁在生物体的酶和呼吸链中起着核心作用，"赫尔佐格解释。尤其在铁元素匮乏的环境（如人体）中，充分吸收该元素的条件远非理想。因此，许多微生物会产生所谓的铁载体（siderophores）：这些小型分子能结合环境中的铁并将其运输至细胞内。

"然而，在Pandoraea细菌中尚未发现可助其存活的已知毒力因子或生态位因子，"赫尔佐格表示。因此，研究团队希望探究Pandoraea菌株如何在如此竞争激烈的环境中生存。

通过生物信息学分析，团队发现了一个名为pan的未知基因簇。该基因簇编码一种非核糖体肽合成酶——这是生产铁载体的典型酶。"我们从基因簇分析入手，专门搜索可能负责铁载体生产的基因，"赫尔佐格报告称。

通过基因靶向失活、培养方法及最先进的分析技术（包括质谱分析、核磁共振波谱、化学降解和衍生化），耶拿的研究人员成功分离出两种新型天然产物并阐明其化学结构：潘多拉菌素A（Pandorabactin A）和B。二者均能络合铁元素，可能在Pandoraea菌株应对恶劣环境中发挥重要作用。"当环境铁稀缺时，这些分子能帮助细菌摄取铁，"赫尔佐格指出。

铁少则竞争者寡

生物测定还表明，潘多拉菌素通过夺取假单胞菌、分枝杆菌和寡养单胞菌等竞争者的铁元素，抑制其生长。

对囊性纤维化患者肺部痰样本的分析进一步揭示，pan基因簇的检测与肺部微生物组变化相关。因此，潘多拉菌素可能直接影响患病肺部的微生物群落。

"但要从这些发现中推导医学应用仍为时过早，"赫尔佐格强调。尽管如此，该发现为理解Pandoraea属细菌的生存策略及人体内生命资源的复杂竞争提供了重要信息。

本研究由莱布尼茨-HKI研究所与耶拿大学、海德堡大学及香港大学紧密合作完成，隶属于"微观世界平衡"卓越集群和ChemBioSys合作研究中心项目，并获德国研究基金会资助。分析所用的成像质谱仪由图林根自由州资助，并由欧盟共同出资。